Monascus Pigmentleri Nedir? Kırmızı Mayalı Pirincin Renk Kimyası

Kırmızı mayalı pirinç, adına rağmen bir mayanın değil bir küfün işidir: Monascus türlerinin pirinç üzerinde katı fermantasyonuyla üretilir (Liu ve ark., 2018). Bu rengi veren moleküller Monascus pigmentleridir. Doğal gıda renklendiricisi olarak özellikle Çin ve Japonya'da yaygın kullanılırlar ve bugüne kadar 50'den fazla pigment tanımlanmıştır (Feng ve ark., 2012). Bu yazı pigmentlerin kimyasını, küfün onları nasıl yaptığını, üretimi neyin yönlendirdiğini ve gıdada renklendirici olarak kullanılırken sorulan güvenlik sorusunu anlatıyor.

Üç renk, bir molekül ailesi

Monascus pigmentleri azafilon adı verilen bir poliketit ailesine aittir ve renklerine göre sarı, turuncu ve kırmızı olmak üzere üç gruba ayrılır (Duan ve ark., 2022). Üç rengin birbirine dönüşümü pigment kimyasının merkezindedir. Bir derlemeye göre kırmızı renklendiricinin oluşumu önce turuncu pigmentlerin sentezini, ardından bu turuncu pigmentlerin çeşitli amin gruplarıyla kimyasal olarak değişime uğrayıp kırmızı türevlere dönüşmesini içerir (Liu ve ark., 2018). Aynı derleme, Monascus dışındaki bazı türlerin de Monascus pigmentleri ve bunlara benzeyen pigmentler üretebildiğini aktarır (Liu ve ark., 2018).

Bu kimyasal değişim, doğal Monascus pigmentlerinin yapısal çeşitliliğinin de kaynağıdır; aynı derleme Çin pazarındaki ticari kırmızı ve sarı Monascus renklendiricilerini bu çeşitlenme üzerinden inceler (Liu ve ark., 2018). Poliketitlerin genel yapısı ve mantarların bu molekülleri nasıl kurduğu için poliketit nedir yazısına bakabilirsiniz.

Küf pigmenti nasıl yapar

Yarım yüzyıldan uzun süre ayrıntıları bilinmeyen biyosentez yolu, Monascus ruber M7 suşunda hedefli gen silme, başka bir konakta gen ifadesi ve tüpte kimyasal ile enzimatik tepkimelerin birlikte kullanıldığı bir çalışmada adım adım çözülmüştür (Chen ve ark., 2017). Aynı çalışma, pigment sentezinin ilk akılcı mühendisliğini tarif ederek belirli pigmentlerin seçici üretimi için bir yol haritası önermiştir (Chen ve ark., 2017).

Sarı ile turuncu arasındaki dengeyi iki enzim kurar. Transkripsiyon faktörü MrPigB üzerinde yapılan bir mutasyon çalışmasında MrPigE ve MrPigF adlı iki oksidoredüktazın sarı ve turuncu pigmentlerin oluşumundan sorumlu olduğu, MrPigE'nin turuncuyu sarıya çevirdiği, MrPigF'nin ise ara ürünleri yükseltgeyerek turuncu pigment ürettiği gösterilmiştir (Duan ve ark., 2022). Yazarlar bunu bir mantar ikincil metabolit yolunda ilk kez bildirilen ikili bir oksidoredüktaz sistemi olarak tanımlar (Duan ve ark., 2022). Bu tür yolakların genlerinin kromozom üzerinde neden yan yana durduğunu sekonder metabolit gen kümeleri yazısında anlattık.

Genler düzenlenerek verim de değiştirilebiliyor. Monascus ruber'de iki negatif düzenleyici gen CRISPR/Cas9 ile etkisizleştirildiğinde elde edilen suşta sarı, turuncu ve kırmızı pigment düzeyleri yabani tipe göre sırasıyla 2,5, 12,4 ve 18,5 kat yüksek bulunmuştur (Ree Yoon ve ark., 2023). Mantarlarda gen düzenleme araçlarına genel bir bakış mantarlarda CRISPR yazısında.

Işık ve kültür koşulları

Pigment üretimi ortam koşullarına duyarlıdır ve bunların içinde ışığın etkisi iyi ölçülmüş durumda. Sıvı kültürde M. ruber ile yapılan bir çalışmada doğrudan aydınlatma büyümeyi ve pigment üretimini baskılamış; karanlıkta petri kutusundaki radyal büyüme günde 1,50 mm iken doğrudan ışık altında 0,59 mm'de kalmıştır (Bühler ve ark., 2015). Aynı çalışmada kırmızı filtreyle örtülen şişelerde kırmızı pigment ve biyokütle, karanlıkta tutulan şişelerdekine yakın ya da ondan yüksek düzeye ulaşmıştır (Bühler ve ark., 2015). Mavi ışık üzerine yapılan başka bir çalışmada ise mavi ışık M. ruber M7'de kapalı eşeyli üreme yapılarının ve konidilerin oluşumunu, pigment ve sitrinin üretimini baskılamıştır (Wang ve ark., 2025). Aynı çalışmada MrcreD genini aşırı ifade eden suş mavi ışık altında hücre dışı sarı ve hücre içi turuncu pigmentleri artırırken, her iki mutantta hücre dışı sitrinin üretimi düşmüştür (Wang ve ark., 2025). Mantarların ışığı hangi moleküllerle algıladığı mantarlar ışığı nasıl algılar yazısında anlatılıyor.

Gıdada renklendirici olarak

Pigmentlerin gıdadaki ana işi renk vermektir; ilk kapsamlı derleme bu pigmentlerin sınıflarını, yapılarını, üretimini, özelliklerini ve saptama yöntemlerini bir arada ele almıştır (Feng ve ark., 2012). Et ürünlerinde renk için de denenmişlerdir. Nitritsiz emülsiyon sosislerde Monascus ile laka asidinin birlikte kullanıldığı bir çalışmada eklenen miktar arttıkça ürünün kırmızılık değeri yükselmiştir (Seong ve ark., 2017). Aynı çalışmada Monascus ve laka asidi eklenen sosislerin sertlik ve esneklik değerleri, katkısız kontrolden yüksek bulunmuştur (Seong ve ark., 2017). Kırmızı mayalı pirincin kendisi de Doğu Asya mutfaklarında hem renklendirici hem çeşni olarak kullanılıyor; pirinç şarabı, turşu ve et ürünlerinde karşınıza çıkabilir.

Mantarların gıdaya renk vermesi yalnız bu küfe özgü değil. Karotenoit üreten bir mayanın kültürü astaksantin mayası yazısında, mantarlardaki koyu pigmentin kimyası ise melanin ve mantarlar yazısında anlatılıyor.

Sitrinin: güvenlik tartışmasının merkezi

Monascus ile fermente edilen ürünlerde sitrinin adlı mikotoksinin bulunması, bir gıda güvenliği sorusu olarak ele alınmaktadır (Liu ve ark., 2022). Ticari Monascus ürünlerini HPLC ile inceleyen bir çalışmada sitrinin incelenen tüm örneklerin lipit özütlerinde gram başına 0,28 ile 6,29 µg arasında saptanmış, sulu özütlerde ise bulunmamıştır (Liu ve ark., 2005).

Genom çalışmaları bu soruya tür düzeyinde cevap arıyor. 26 Monascus türünün genomunun dizilendiği bir çalışmada türler biyosentez gen kümelerinin dağılımına ve filogeniye göre A, B ve C olmak üzere üç bölüme ayrılmış; B bölümündeki türlerin sitrinin gen kümesini taşımadığı için sitrinin sentezleyemediği gösterilmiştir (Liu ve ark., 2022). Aynı çalışmada A bölümünden Monascus sanguineus'ta hem sitrinin hem de monakolin K gen kümelerinin birlikte etkisiz olduğu bulunmuş ve yazarlar bu türü gıda pigmenti üretimi için umut verici bir aday olarak değerlendirmiştir (Liu ve ark., 2022). Monakolin K ve kırmızı mayalı pirinç tartışmasının öteki yüzü monakolin K ve kırmızı maya pirinci yazısında ele alınıyor.

Bilimsel referanslar

Bühler, R.M. et al. (2015). Influence of Light Intensity on Growth and Pigment Production by Monascus ruber in Submerged Fermentation. Appl Biochem Biotechnol, 176(5), 1277-89. PMID 25957271. DOI 10.1007/s12010-015-1645-8.

Chen, W. et al. (2017). Orange, red, yellow: biosynthesis of azaphilone pigments in Monascus fungi. Chem Sci, 8(7), 4917-4925. PMID 28959415. DOI 10.1039/c7sc00475c.

Duan, Y. et al. (2022). Dynamic regulation of Monascus azaphilones biosynthesis by the binary MrPigE-MrPigF oxidoreductase system. Appl Microbiol Biotechnol, 106(22), 7519-7530. PMID 36221033. DOI 10.1007/s00253-022-12219-z.

Feng, Y. et al. (2012). Monascus pigments. Appl Microbiol Biotechnol, 96(6), 1421-40. PMID 23104643. DOI 10.1007/s00253-012-4504-3.

Liu, A. et al. (2022). Investigation of citrinin and monacolin K gene clusters variation among pigment producer Monascus species. Fungal Genet Biol, 160, 103687. PMID 35315337. DOI 10.1016/j.fgb.2022.103687.

Liu, B.H. et al. (2005). Evaluation of citrinin occurrence and cytotoxicity in Monascus fermentation products. J Agric Food Chem, 53(1), 170-5. PMID 15631525. DOI 10.1021/jf048878n.

Liu, L. et al. (2018). Diversifying of Chemical Structure of Native Monascus Pigments. Front Microbiol, 9, 3143. PMID 30622522. DOI 10.3389/fmicb.2018.03143.

Ree Yoon, H. et al. (2023). Improved natural food colorant production in the filamentous fungus Monascus ruber using CRISPR-based engineering. Food Res Int, 167, 112651. PMID 37087240. DOI 10.1016/j.foodres.2023.112651.

Seong, P.N. et al. (2017). Effects of Additions of Monascus and Laccaic acid on the Color and Quality Properties of Nitrite-Free Emulsion Sausage during Refrigerated Storage. Korean J Food Sci Anim Resour, 37(1), 10-17. PMID 28316466. DOI 10.5851/kosfa.2017.37.1.10.

Wang, X. et al. (2025). Effects of blue light on pigment and citrinin production in Monascus ruber M7 via MrcreD, encoding an arrestin-like protein. Int J Biol Macromol, 288, 138604. PMID 39662546. DOI 10.1016/j.ijbiomac.2024.138604.

Bu içerik bilgilendirme amaçlıdır, tıbbi tavsiye niteliği taşımaz. Herhangi bir sağlık kararı almadan önce hekiminize danışınız. Fonksiyonel mantarlar ilaç değildir ve hastalıkların tedavisinde kullanılamaz.

Atıf yapılan kaynak: 10  |  Yöntem: Editöryel Politika  |  Referanslar: Bibliyografya